一种可行空间生成方法、装置、飞行器及飞行器系统与流程

本发明涉及路径规划领域，特别涉及一种可行空间生成方法、装置、飞行器及飞行器系统。

背景技术：

运动目标的识别和跟踪已经在无人机中得到广泛应用，目前的典型做法是通过移动终端或遥控终端给出跟踪目标的初始位置，然后飞行器通过各自的跟踪算法对目标进行跟踪。在具有高级避障功能的飞行器中，飞行器需要根据跟踪目标的位置和状态，在保持跟踪的前提下，避开障碍物，然后继续跟踪。

在实现本发明过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：现有路径规划中，多数只考虑了如何避免飞行路径与障碍物的碰撞，通常在跟踪到目标位置后，直接规划飞行器实时位置与目标位置之间的飞行路径，在飞行器靠近障碍物时才能够检测到障碍物，飞行器与空间中的障碍物碰撞风险较高。且通常在遇到障碍物后，需要重新规划飞行路径，此时由于障碍物遮挡，容易引起目标丢失的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种应用于飞行路径规划的可行空间生成方法、装置、飞行器及飞行器系统，该方法能够解决飞行路径规划中的避障问题，解决跟踪目标容易丢失的问题，提高飞行器避障成功率。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例中提供了一种可行空间生成方法，包括：

实时获取空间参数，其中，所述空间参数包括实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图和飞行中继点；

根据所述空间参数和快速行进算法生成初始路径；

将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成包围盒集合；

优化所述包围盒集合，生成可行空间。

在一些实施例中，所述实时获取所述空间参数包括：

通过跟踪系统实时获取所述空间参数中的所述实时目标位置；

通过飞控系统实时获取所述空间参数中的所述飞行器实时位置；

通过双目视觉系统实时获取所述空间参数中的所述环境地图；

通过路径规划系统实时获取所述空间参数中的所述飞行中继点。

在一些实施例中，所述根据所述空间参数和所述快速行进算法生成所述初始路径具体包括：

查询所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的地图状态；

根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的行进速度；

根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径。

在一些实施例中，所述地图状态包括：占据状态、自由状态和未知状态。

在一些实施例中，所述根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的所述行进速度，包括：

当所述飞行中继点的地图状态为所述占据状态或所述未知状态时，则映射所述行进速度为零；

当所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在遮挡物。

在一些实施例中，所述当若所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在所述遮挡物，包括：

当所述各个位置中存在所述遮挡物时，则将所述遮挡物所在的位置的地图状态标记为占据状态，并将所述遮挡物所在的位置的所述行进速度映射为零；

当所述各个位置中不存在所述遮挡物时，则将不存在所述遮挡物的位置的地图状态标记为自由状态，并根据所述快速行进算法映射所述不存在所述遮挡物的位置的行进速度。

在一些实施例中，对于地图状态标记为自由状态的位置，所述行进速度的映射公式为

v＝min(e^x-1,vmax)

其中，v为所述行进速度，x为所述位置距最近障碍物的距离，vmax为行进速度的最大值。

在一些实施例中，所述飞行中继点至少为一个，则，

所述根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径，包括：

获取所述飞行器实时位置和第一个所述飞行中继点之间的各个位置的行进速度；

根据所述各个位置的行进速度、所述飞行器实时位置和所述第一个飞行中继点，通过所述快速行进算法生成所述初始路径。

在一些实施例中，所述将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成所述包围盒集合，包括：

对所述初始路径上的每个路径点进行扩展，以获取所述每个路径点的扩展空间；

根据射线追踪法获取所述每个路径点的扩展空间中的每个位置是否存在遮挡信息；

根据所有所述扩展空间的遮挡信息生成所述包围盒集合。

在一些实施例中，所述初始路径和所述扩展空间在所述环境地图内。

在一些实施例中，所述优化所述包围盒集合，包括：

遍历所述包围盒集合；

检查所述包围盒集合中的当前包围盒是否包含于某一包围盒；

当所述当前包围盒包含于所述其余某一包围盒时，则从所述包围盒集合中删除所述当前包围盒。

为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例中提供了一种可行空间生成装置，包括：

参数获取模块，用于实时获取空间参数，其中，所述空间参数包括实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图和飞行中继点；

路径生成模块，用于根据所述空间参数和快速行进算法生成初始路径；

包围盒获取模块，用于将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成包围盒集合；

集合优化模块，用于优化所述包围盒集合，生成可行空间。

在一些实施例中，所述参数获取模块用于：

通过跟踪系统实时获取所述空间参数中的所述实时目标位置；

通过飞控系统实时获取所述空间参数中的所述飞行器实时位置；

通过双目视觉系统实时获取所述空间参数中的所述环境地图；

通过路径规划系统实时获取所述空间参数中的所述飞行中继点。

在一些实施例中，所述路径生成模块用于：

查询所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的地图状态；

根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的行进速度；

根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径。

在一些实施例中，所述地图状态包括：占据状态、自由状态和未知状态。

在一些实施例中，所述路径生成模块具体还用于：

当所述飞行中继点的地图状态为所述占据状态或所述未知状态时，则映射所述行进速度为零；

当所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在遮挡物。

在一些实施例中，所述路径生成模块还用于：

当所述各个位置中存在所述遮挡物时，则将所述遮挡物所在的位置的地图状态标记为占据状态，并将所述遮挡物所在的位置的所述行进速度映射为零；

当所述各个位置中不存在所述遮挡物时，则将不存在所述遮挡物的位置的地图状态标记为自由状态，并根据所述快速行进算法映射所述不存在所述遮挡物的位置的行进速度。

在一些实施例中，对于地图状态标记为自由状态的位置，所述行进速度的映射公式为

v＝min(e^x-1,vmax)

其中，v为所述行进速度，x为所述位置距最近障碍物的距离，vmax为行进速度的最大值。

在一些实施例中，所述飞行中继点至少为一个，则，所述路径生成模块还用于：

获取所述飞行器实时位置和第一个所述飞行中继点之间的各个位置的行进速度；

根据所述各个位置的行进速度、所述飞行器实时位置和所述第一个飞行中继点，通过所述快速行进算法生成所述初始路径。

在一些实施例中，所述包围盒获取模块用于：

对所述初始路径上的每个路径点进行扩展，以获取所述每个路径点的扩展空间；

根据射线追踪法获取所述每个路径点的扩展空间中的每个位置是否存在有遮挡的遮挡信息；

根据所有所述扩展空间的遮挡信息生成所述包围盒集合。

在一些实施例中，所述初始路径和所述扩展空间在所述环境地图内。

在一些实施例中，所述集合优化模块用于：

遍历所述包围盒集合；

检查所述包围盒集合中的当前包围盒是否包含于某一包围盒；

当所述当前包围盒包含于所述其余某一包围盒时，则从所述包围盒集合中删除所述当前包围盒。

为解决上述技术问题，第三方面，本发明实施例中提供了一种飞行器，包括：机身、与所述机身相连的机臂、设置在所述机臂上的动力装置；以及，

飞行控制器，所述飞行控制器能够生成飞行路径，并发送控制指令，以控制所述动力装置按照所述飞行路径飞行的控制器；其中，所述飞行控制器用于在生成所述飞行路径前，执行如上述第一方面所述的可行空间生成方法。

为解决上述技术问题，第四方面，本发明实施例中提供了一种飞行器系统，包括：遥控设备和如上述所述的飞行器，所述飞行器与所述遥控设备通信连接，所述遥控设备用于发送目标初始位置至所述飞行器。

为解决上述技术问题，第五方面，本发明实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上述第一方面所述的可行空间生成方法。

为解决上述技术问题，第六方面，本发明实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述第一方面所述的可行空间生成方法。

本发明实施例中提供了一种可行空间生成方法；该方法通过实时获取空间参数生成初始路径，对初始路径上的路径点进行扩展，生成并优化包围盒集合，从而得到飞行器的实时可行空间。本发明实施例通过在飞行路径规划前初步设置初始路径，并将初始路径扩展后生成包含障碍物信息的包围盒集合，从而生成飞行器的可行空间，飞行器在该可行空间内进行路径规划，能够降低飞行器与空间中障碍物的碰撞风险，且能够避免丢失跟踪目标。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明实施例提供的可行空间生成方法的其中一种应用环境的示意图；

图2为图1中飞行器的具体结构图；

图3为本发明实施例提供的一种可行空间生成方法的流程图；

图4为图3中步骤120的流程图；

图5为图4中步骤122的流程图；

图6为图4中步骤123的流程图；

图7为图3中步骤130的流程图；

图8为图3中步骤140的流程图；

图9为本发明实施例提供的一种可行空间生成装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种飞行器的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种飞行器系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置/结构示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置/结构中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明实施例提供的可行空间生成方法的其中一种应用环境的示意图，图2为图1中飞行器10的具体结构图。本发明的可行空间生成方法可被应用于一种飞行器系统。其中，该飞行器系统包括：飞行器10和遥控器20，飞行器10与遥控器20通信连接。该飞行器10包括机身11、与所述机身11相连的机臂12、设置于所述机臂12的动力装置13，连接至该机身11底部的云台14，安装在云台14上的摄像头15以及设置于机身11内的飞行控制器(图未示)。

遥控器20与飞行器10可以通过有线或无线连接，例如，通过无线通信模块建立通信，以实现遥控器20与飞行器10的数据交互。具体地，遥控器20与飞行器10中的飞行控制器进行通信连接，以实现遥控器20与飞行控制器的数据交互。

其中，该遥控器20可以是任何合适的遥控装置。遥控器20为受地(舰)面或空中平台上的遥控单元，通过发送控制指令给飞行控制器以控制飞行器10。该遥控器20用于进行数据、信息或指令的中转。例如，遥控器20接收飞行器10发送的数据或信息(如所述拍摄装置所拍摄的图像信息)后，可以将该数据或信息发送给显示设备，以便在显示设备上显示飞行器10的飞行信息，以及，将飞行器10所拍摄的图像信息进行渲染或显示。

动力装置13与飞行控制器连接，以实现动力装置13与飞行控制器之间的数据交互。例如，飞行控制器发送飞行指令至动力装置13，动力装置13获取飞行的速度和方向指令并执行，且将执行飞行指令后所产生的数据信息发送至飞行控制器，以便飞行控制器检测当前飞行状况。

云台14与飞行控制器连接，以实现云台14与飞行控制器之间的数据交互。例如，飞行控制器发送偏航指令至云台14，云台14获取偏航的速度和方向指令并执行，且将执行偏航指令后所产生的数据信息发送至飞行控制器，以便飞行控制器检测当前偏航状况。

摄像头15与飞行控制器连接，该连接可以为通信连接，以实现摄像头15与飞行控制器之间的数据交互。例如，摄像头15用于采集图像数据，将所采集的图像数据发送给飞行控制器，以便飞行控制器对接收到的图像数据进行处理。

飞行控制器为本发明实施例中执行可行空间生成方法的执行主体，飞行控制器可以为任何合适的能实现本发明执行的可行空间生成方法的芯片，如微处理器、微控制单元、单片机、控制器等。具体地，该飞行控制器至少是能够获取数据及指令、处理数据及指令、发送数据及指令的具有计算功能的芯片或装置，可以根据实际需要进行设置。具体地，该飞行控制器能够生成飞行路径，并发送控制指令，以控制所述动力装置13按照所述飞行路径飞行的控制器；其中，所述飞行控制器用于在生成所述飞行路径前，执行本发明实施例提供的可行空间生成方法。

飞行器10作为一种飞行载具，主要用于通过飞行完成指定任务，如飞往指定地点的飞行任务等。在飞行器10进行对目标跟踪航拍时，通常为了飞行器10规划路径的需要，需要采集飞行器10周围一定空间的空间参数，该空间参数至少包括但不限于：跟踪目标的实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图、跟踪目标的实时目标位置与飞行器实时位置之间的飞行中继点的具体位置。

为了获取上述空间参数，首先，需要飞行器10中的飞行控制器控制云台14和摄像头15实时跟踪拍摄获取实时目标位置，使得用户能够在遥控器20中实时观测，避免飞行器10和用户丢失跟踪目标。其次，需要飞行器10中的飞行控制器控制控制云台14和摄像头15获取飞行器10周围的环境地图。最后，需要飞行器10中的飞行控制器与设置在云台14上，或者设置在飞行器10其他结构内的一个或多个用于检测飞行器10方位传感器连接，获取飞行器实时位置，从而能够及时更新跟踪目标的实时目标位置与飞行器实时位置之间的相对距离，进而经计算分析得到跟踪目标的实时目标位置与飞行器实时位置之间的飞行中继点。

例如，用户可控制飞行器10悬停在空中，并通过控制云台14和摄像头15转动采集飞行器10周围图像，用户在遥控器20内实时观察飞行器10周围的图像，在发现目标时，在遥控器20上选定目标并发送至飞行器10，飞行器10调整云台14和摄像头15的角度，使得摄像头15的拍摄中心实时对准并跟踪目标。飞行器10的飞行控制器通过设置在云台14上的六轴传感器获取当前飞行器10的欧拉角(航向角、俯仰角和横滚角)，并通过设置在摄像头15上的红外传感器获取飞行器10和跟踪目标的直线距离，飞行控制器再经计算后得到目标的实时目标位置。其中，所述跟踪目标可以是会移动的目标，也可以是静止的目标。其次，飞行器10再通过摄像头15及设置在飞行器10上的红外传感器扫描后获取飞行器10周边的环境地图，并通过设置在飞行器10上的位置传感器获取当前飞行器10的实时位置。最后，飞行器10的飞行控制器结合飞行器10的实时位置、跟踪目标的实时目标位置及环境地图分析得到一个飞行中继点或多个飞行中继点。

基于此，在本发明实施例中，飞行器10中的飞行控制器与遥控器20通讯连接，动力装置13、云台14和摄像头15分别与飞行控制器通讯连接。首先，飞行器10中的飞行控制器获取当前飞行器实时位置，并通过摄像头15获取周围环境地图。所述环境地图也可以是事先导入到飞行器10中的实际的环境地图，如山脉图等中的部分地图，飞行器10获取到飞行器实时位置后，判断当前位置在实际环境地图中的具体左边，提取在飞行器10周边的环境地图。然后，飞行器10获取来自遥控器20的目标图像及其特征，飞行器10根据所述目标图像及其特征捕获目标并跟踪目标的实时目标位置。最后，飞行器根据上述的飞行器实时位置、实时目标位置和环境地图设置一个或多个飞行中继点。

此外，飞行器10还可以将拍摄到的图像或视频通过飞行控制器发送至遥控器20或者与遥控器20连接的移动终端等显示设备，用户在观察到图像或视频后，若对无法观测到目标，可以发送调整飞行器视野的指令至飞行器10，飞行器10调整视野后重新拍摄得到新的图像或视频。

请继续参考图2，下面分别对飞行器10、机身11、动力装置13、云台14及摄像头15进行具体描述。

其中，上述飞行器10可以为任何类型的飞行设备。例如，无人机(unmannedaerialvehicle，uav)、无人船或其它可移动装置等等。以下对本发明的描述使用无人机作为飞行器的示例。对于本领域技术人员将会显而易见的是，可以不受限制地使用其他类型的飞行器。该飞行器10需要是带有类似于上述动力装置13这类能够控制飞行方向和飞行速度、执行飞行规划路径的装置，该飞行器10还需要是带有类似于上述云台14这类能够控制偏航、获取飞行器10方位信息的装置。其中，无人机是由遥控设备或自备程序控制装置操纵，带任务载荷的不载人航空器。该无人机可以为各种类型的无人机，例如，无人机可以是小型的无人机。在某些实施例中，无人机可以是旋翼飞行器(rotorcraft)，例如，由多个推动装置通过空气推动的多旋翼飞行器，本发明的实施例并不限于此，无人机也可以是其它类型的无人机或可移动装置，如固定翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等等。在一些实施例中，飞行器10可以围绕一个或多个旋转轴旋转。例如，上述旋转轴可以包括横滚轴、平移轴和俯仰轴。

所述机身11可以包括中心架以及与中心架连接的一个或多个机臂，一个或多个机臂呈辐射状从中心架延伸出。在本发明实施例中，该机臂的数量为4个，每个机臂的一端连接至中心架，另一端上设置有动力装置13，机身11底部安装有云台14，在云台14上安装有摄像头15。在其他的一些实施例中，机臂的数量可以为2个、4个、6个等等。也即，机臂的数量在此不受限制。

所述动力装置13为该飞行器10的动力装置，安装于机身11的机臂上，一个机臂上通常设置一个动力装置13，在有的情况下，一个机臂上也可以设置有多个动力装置13，动力装置13由设置在机臂或者螺旋桨上的电子调速器控制飞行的速度，一个或多个螺旋桨相对应的需要设置有一个或多个电机来驱动其旋转，且电机应当设置在电子调速器与螺旋桨之间。其中，用于控制动力装置13运动的电机可以是无刷电机，也可以有刷电机。所述一个或多个动力装置13为该飞行器10的飞行提供动力，该动力使得该飞行器10能够实现一个或多个自由度的运动，如前后运动、上下运动等等。该动力装置13的数量在此也不作限制。此外，在图2所示飞行器10中，所述动力装置13具体为四个螺旋桨，分别设置在四个机臂12上。在其他的一些实施例中，所述动力装置13/螺旋桨的数量可以为2个、4个、6个等等。也即，所述动力装置13/螺旋桨的数量在此不受限制。

所述云台14为一种拍摄辅设备，用于搭载摄像机14。云台14上也设置有电机(图未示)，飞行控制器可以通过电机(图未示)控制云台14，具体的，通过控制电机(图未示)的运动(如转速)，来调节飞行器10拍摄的图像的角度。云台14还设置有六轴传感器(图未示)，能够获取当前飞行器10的欧拉角(航向角、俯仰角和横滚角)。云台14可以位于机身11的顶部，也可以位于机身11的底部。另外，在本发明实施例中，云台14是设置在飞行器10的一部分。

所述摄像头15可以是照相机、拍摄手机、录像机或摄像机等用于采集图像的装置，摄像头15可以与飞行控制器通信，并在飞行控制器的控制下进行拍摄。例如，飞行控制器控制摄像头15拍摄图像的拍摄频率，也即每单位时间内拍摄多少次；或者，飞行控制器通过云台14控制摄像头15拍摄图像的角度、拍摄图像的焦点等。摄像头15上还需要设置有红外传感器等能够测量距离的传感器，用于测量目标到飞行器10的距离。并且，摄像头15可以为若干个，如1个、2个、3个4个等。若干个图像摄像头15可以为相同的图像采集设备，也可以为不相同的图像采集设备，以便满足不同的需求。例如，以飞行器10的全面避障为例，飞行器10的前向运动和向下着陆距离的判断通常最为重要，因此，前视镜头及下视镜头采用分辨率较高的镜头，如720p的镜头，后视镜头、上视镜头、左视镜头、右视镜头采用分辨率相对较低的镜头，如vga镜头。

此外，在机身11上还可以设置有传感系统，传感系统连接至飞行控制器，该传感系统用于测量飞行器10各个部件的位置和状态信息等等，如三维位置、三维角度、三维速度、三维加速度和三维角速度、飞行高度等等。例如，在飞行器10飞行时，可以通过传感系统实时获取飞行器当前的飞行信息，以便实时确定飞行器所处的飞行状态。传感系统例如可以包括红外传感器、声波传感器、陀螺仪、电子罗盘、惯性测量单元(inertialmeasurementunit，imu)、视觉传感器、全球导航卫星系统和气压计等传感器中的至少一种。例如，全球导航卫星系统可以是全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)。通过imu可以测量无人机100'的飞行过程中的姿态参数，通过红外传感器或声波传感器可以测量飞行器10的飞行高度等等。

具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

实施例一

图3为本发明实施例提供的一种可行空间生成方法的流程示意图，所述可行空间生成方法应用于飞行器10对于飞行路径的规划，以提升飞行器的避障能力，且能够避免跟踪目标的丢失。其中，该飞行器可以为各种类型的飞行器，例如，图1和图2中的飞行器10。

请参考图3，所述可行空间生成方法包括：

步骤110：实时获取空间参数，其中，所述空间参数包括实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图和飞行中继点。

在本发明实施例中，所述空间参数至少包含了飞行器当前飞行状态下与跟踪目标之间的所有与空间位置相关的参数。所述空间参数用于经计算后得到所述飞行器当前位置与目标位置之间的初始路径。所述空间参数包括但不限于：实时目标位置、飞行实时位置、环境地图和飞行中继点。

其中，所述实时目标位置为飞行器所要跟踪的目标的实时位置，可通过设置在飞行器上的摄像头或传感器对目标进行跟踪，从而获取所述实时目标位置。所述实时目标位置可以是在地图上定位的绝对位置，也可以是相对于飞行器的相对位置。所述飞行实时位置可以是飞行器当前时间在地图上定位的绝对位置，或者设置为坐标原点。

所述飞行实时位置采用在地图上定位的绝对位置来表示时，所述实时目标位置也采用在地图上定位的绝对位置来表示。所述飞行实时位置设置为坐标原点时，所述实时目标位置采用相对于飞行器所在位置(坐标原点)的相对位置来表示。

所述环境地图为飞行器所在位置周围的环境地图，所述环境地图的范围包含所述实时目标位置。所述环境地图可以是预存在系统中的全域环境地图的一部分，通过定位飞行器在该全域环境地图中的位置，从而将在该全域环境地图中飞行器所在位置周围的环境地图导出作为所述飞行器的环境地图。所述全域环境地图可以是整个地球的环境地图，也可以是当前所在国家、省、市、街道、村等的环境地图。所述环境地图还可以是通过设置在飞行器上的多种传感器获取空间环境的各种参数，建模后得到的环境地图。所述环境地图可以是一定空间范围内包含所有建筑物和/或空气质量及流速和/或其他飞行设备和/或水体等的与环境相关的一个或多个环境参数。所述环境地图用于提供飞行器周围的环境信息，进而使得所述飞行器能够提取出于目标之间的障碍物信息。

所述飞行中继点为所述飞行器从飞行实时位置到达实时目标位置的一个或多个中继点，所述飞行器根据当前飞行器与所述实时目标位置的距离及直线路径上的障碍物设定飞行中继点的数量和位置。所述飞行中继点为一个或多个，所述飞行中继点可以有也可以没有，相邻所述飞行中继点之间的距离可以设置为等距也可以是不等距的，具体地，可根据实际需要进行设置。

在其他的一些实施例中，所述实时目标位置、所述飞行实时位置和所述环境地图根据实际情况采用相应的飞行器上的装置或系统获取，所述飞行中继点的位置根据所述时目标位置、所述飞行实时位置和所述环境地图的实际选取进行设定，所述飞行中继点的数量根据实际飞行器与跟踪目标的距离进行设定，上述空间参数的获取方式及涉及的飞行器上的结构可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

步骤120：根据所述空间参数和快速行进算法生成初始路径。

在本发明实施例中，所述快速行进算法(fastmarchingmethod)为一种能够考虑空间任意一点离最近障碍物的距离进而进行路径规划的路径规划方法。本发明实施例结合空间参数中的实时目标位置及环境参数设置飞行中继点，进而根据快速行进算法得到飞行器从飞行实时位置到中继点的初始路径。其中，若所述飞行器飞行环境较为空旷，环境地图内几乎没有障碍物，或者飞行器的飞行实时位置到实时目标位置的距离较短时，且/或所述实时目标静止不动或移动距离较短时，可以选择不设置飞行中继点，此时，根据快速行进算法得到飞行器从飞行实时位置到实时目标位置的初始路径。

在其他的一些实施例中，所述初始路径可以根据实际情况选取任意飞行中继点作为所述初始路径的终点，也可以直接选取实时目标位置作为初始路径的终点，所述初始路径起点和终点的选取、计算所述初始路径涉及的飞行器的结构、装置及系统等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

步骤130：将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成包围盒集合。

在本发明实施例中，通过所述快速行进算法生成初始路径时，将所述初始路径栅格化为一个个格子，一个个格子表示一个个的路径点，所述初始路径上的每个路径点步长相等。在本发明实施例中，将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，扩展出与初始路径上每个路径点步长相同的多个格子。

具体地，将所述初始路径上的每个格子(每个路径点)分别从六个面向外围扩展，直到遇到障碍物时，不进行扩展。所述障碍物可通过射线追踪技术检测到。且每个路径点扩展的最后一个格子距离该路径点的距离不可超过安全距离，所述安全距离为人工设定的一个值，在安全距离内，飞行器的飞行是安全的，具体数值根据不同飞机的机型改变，需要根据经验设置。扩展后的所述多个格子及其所携带的空间信息构成所述包围盒集合。

在其他的一些实施例中，所述初始路径上的路径点的栅格化划分方式及数量，所述初始路径上的每个路径点进行扩展的安全距离，对扩展时会遇到的障碍物的检测方式，所述包围盒集合需要包含的每个格子携带的空间信息，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

步骤140：优化所述包围盒集合，生成可行空间。

在本发明实施例中，通过扩展所述初始路径上的每个路径点获取到包围盒集合后，由于所述每个路径点扩展时相邻或不相邻的路径点会扩展出同一个格子。因此，对于所述包围盒集合中，如果存在相同格子及其携带的空间信息，可对这些格子及其携带的空间信息取并集，从而优化所述包围盒集合。最终，优化后的包围盒集合构成最终飞行器的可行空间。

在其他的一些实施例中，所述包围盒集合的优化方式，所述可行空间的表示方法，所述相同格子及其携带的空间信息取并集的方式等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

本发明实施例中提供了一种可行空间生成方法，在该方法中，通过实时获取空间参数生成初始路径，对初始路径上的路径点进行扩展，生成并优化包围盒集合，从而得到可行空间。本发明实施例提供的行空间生成方法能够应用于多种飞行设备的目标自动跟踪任务中，或者其他需要检测飞行器周围可行空间的任务中。所述飞行设备可以是实体的设备，如无人机、飞机、热气球、滑翔机等，所述飞行设备也可以是虚拟的设备，如游戏中的虚拟飞机、漂浮物等。

本发明实施例具体能够应用在飞行器的路径规划中，通过在飞行路径规划前初步设置初始路径，并将初始路径扩展后生成包含障碍物信息的包围盒集合，从而生成飞行器的可行空间，飞行器在该可行空间内进行路径规划，能够降低飞行器与空间中障碍物的碰撞风险，且能够避免丢失跟踪目标。

在一些实施例中，所述步骤110具体包括：

通过跟踪系统实时获取所述空间参数中的所述实时目标位置；通过飞控系统实时获取所述空间参数中的所述飞行器实时位置；通过双目视觉系统实时获取所述空间参数中的所述环境地图；通过路径规划系统实时获取所述空间参数中的所述飞行中继点。

在本发明实施例中，所述跟踪系统、所述飞控系统、所述双目视觉系统和所述路径规划系统可以是由飞行器的一个或多个结构构成、也可以是由飞行器的部分结构及存在与外部环境的装置构成，还可以是存储在所述飞行器存储单元内的软件系统。

例如，所述跟踪系统可以是所述飞行器上的云台或摄像头结合在飞行器内执行的跟踪程序，实现对跟踪目标的实时目标位置的跟踪。具体地，所述跟踪程序可以通过获取到的视频图像，根据跟踪目标的轮廓判断跟踪目标在飞行器视野上的大致方向，再通过红外传感器等距离传感器检测跟踪目标与飞行器的距离，进而计算出所述实时目标位置。或者，所述飞行器也可以通过雷达等直接扫描飞行器周围存在的各个物体的特征参数，匹配其中与跟踪目标具有相同特征参数的物体，则可以确定所述实时目标位置。

所述飞控系统可以是所述飞行器上的各类位置传感器结合在飞行器内执行的定位程序，实现对飞行器实时位置的定位分析。具体地，所述定位程序可以直接通过设置在飞行器上的gps定位装置直接获取所述飞行器实时位置。或者通过与飞行器通讯连接的遥控器检测飞行器实时位置。或者，在需要表示出所述实时目标位置于所述飞行器实时位置的相对位置关系时，可以将所述飞行器实时位置设置为坐标原点。或者相反地，将实时目标位置设置为坐标原点。

所述双目视觉系统可以是由飞行器的摄像头、各类检测环境参数的传感器结合在飞行器内执行的环境建模程序，实现对所述环境地图的建模计算。具体地，所述环境建模程序可以通过激光雷达扫描获取所述飞行器周围三维空间内存在的所有物体或物质的信息，然后通过点云算法计算得到三维空间的环境参数，根据所述环境参数建立所述环境地图的三维模型。所述环境地图的建模可以是建立二维模型，也可以是建立三维模型。或者，所述环境建模程序直接调取存储在飞行器中当前所在环境的环境地图，或者，也可以通过与飞行器进行通讯连接的遥控器或者云服务器获取当前所在环境的环境地图。

所述路径规划系统可以是在飞行器内执行的中继点选取程序，实现对所述飞行中继点的选取。具体地，所述中继点选取程序计算所述实时目标位置与飞行器实时位置之间的直线距离，在该距离大于一定阈值，或检测到所述实时目标位置与飞行器实时位置之间的直线距离之间存在障碍物数量超过一定数量阈值时，在直线路径的一定范围内选取飞行中继点。反之，不设置飞行中继点。所述飞行中继点可以是一个，也可以是多个。当所述飞行中继点为多个时，各飞行中继点之间的关系可以是等距的或者一定距离范围内的。所述飞行中继点需要选择为无障碍物的位置点。

在其他的一些实施中，所述跟踪系统、所述飞控系统、所述双目视觉系统和所述路径规划系统的具体结构，获取所述实时目标位置、所述飞行器实时位置、所述环境地图和所述飞行中继点涉及的程序算法等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

在一些实施例中，请参考图4，图4为图3中步骤120所述的方法的流程示意图，所述步骤120具体包括：

步骤121：查询所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的地图状态。所述地图状态包括：占据状态、自由状态和未知状态。

在本发明实施例中，需要获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间每个位置，即直线路径周围范围内上的每个路径点及周围，即上述步骤130中所述的每个格子上是否存在障碍物，从而得到所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的地图状态。其中，所述占据状态指该位置有障碍物，所述自由状态指没有障碍物，所述未知状态为没有观察到的空间。在本发明中，非所述飞行器实时位置和所述飞行中继点直线距离的直线路径上皆为所述未知状态。

此外，本发明实施例通过射线追踪法获取地图状态，具体地，所述射线追踪法通过在环境地图上获取两个点a和b，从a点到b点拉一条线段，若拉线段的过程中遇到障碍物c，则停止，并将障碍物c所在位置点的地图状态标为占据状态。通过此法，本发明实施例在安全距离内将地图状态标记为占据状态或自由状态，并将没有使用该法检测过的位置点标记为未知状态。

步骤122：根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的行进速度。

在本发明实施例中，运行所述快速行进算法的过程中，需要所有位置的行进速度，因此，需要根据各个位置的地图状态来映射行进速度。在行进速度为零的位置上，飞行器无法停留在该位置上。

步骤123：根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径。

在本发明实施例中，通过筛除行进速度为零的位置，并通过计算除行进速度为零的各个位置上的行进速度，生成初始路径。其中，所述初始路径为飞行实时位置到飞行中继点之间的路径。具体地，所述生成初始路径可以是生成飞行器从初始位置到第一中继点的路径，也可以是生成飞行器从初始位置到其他中继点的路径，还可以是飞行器到达某一中继点后，将该中继点更新为飞行实时位置后，获取当前所在中继点到其他后续中继点的路径，可根据实际情况进行设置。

在一些实施例中，请参考图5，图5为图4中步骤122所述的方法的流程示意图，所述步骤122具体包括：

步骤1221：当所述飞行中继点的地图状态为所述占据状态或所述未知状态时，则映射所述行进速度为零。

在本发明实施例中，若查询到所述飞行中继点的地图状态为占据状态，则该位置点上存在障碍物，飞行器无法在该位置上停留，因此，需要将该点的行进速度映射为零，同时，飞行器重新选取飞行中继点。或者，若查询到所述飞行中继点为未知状态，则该位置点不在飞行器设定的安全距离内，因而未对改位置点进行观察，因此，需要将该点的行进速度映射为零，同时，飞行器重新选取飞行中继点。

步骤1222：当所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在遮挡物。

在本发明实施例中，所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，说明在该位置点飞行器可以停留或经过。通过上述射线跟踪法继续获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在遮挡物。具体地，通过多线段扫描的方式获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在遮挡物。所述各个位置包括所述飞行器实时位置和所述飞行中继点直线距离所在路径上的各个路径点，以及各个路径点安全距离范围内的周围空间的位置点。在本发明实施例中，需要通过所述射线跟踪法，获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间一定距离范围内所有位置点是否存在遮挡物。

步骤1223：当所述各个位置中存在所述遮挡物时，则将所述遮挡物所在的位置的地图状态标记为占据状态，并将所述遮挡物所在的位置的所述行进速度映射为零。

在本发明实施例中，若存在所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置上，检测到一个或多个位置点存在遮挡物，则将所述一个或多个位置点的地图状态标记为占据状态，并将所述一个或多个位置点的行进速度映射为零。

步骤1224：当所述各个位置中不存在所述遮挡物时，则将不存在所述遮挡物的位置的地图状态标记为自由状态，并根据所述快速行进算法映射所述不存在所述遮挡物的位置的行进速度。

在本发明实施例中，当检测到的所述各个位置中，部分或全部位置不存在遮挡物，则将所述部分或全部位置根据快速行进算法和所述射线跟踪法进行映射。具体地，对于地图状态标记为自由状态的位置，速度映射公式为

v＝min(e^x-1,vmax)

其中，x为该点距最近障碍物的距离，vmax为速度的最大值。

在一些实施例中，请参考图6，图6为图4中步骤123所述的方法的流程示意图，所述飞行中继点至少为一个，则，所述步骤123具体包括：

步骤1231：获取所述飞行器实时位置和第一个所述飞行中继点之间的各个位置的行进速度。

在本发明实施例中，通常选用飞行器实时位置作为初始路径的起始点，选用飞行器的第一个飞行中继点作为初始路径的终点。进而根据所述1221至步骤1224映射所述飞行器实时位置和第一个所述飞行中继点之间的各个位置的行进速度。

步骤1232：根据所述各个位置的行进速度、所述飞行器实时位置和所述第一个飞行中继点，通过所述快速行进算法生成所述初始路径。

在本发明实施例中，根据所述飞行器实时位置生成所述初始路径的起点位置，根据所述第一个飞行中继点生成所述初始路径的终点位置，根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法计算出飞行器从起点位置移动到终点位置的最快路径，该最快路径即为所述初始路径。具体地，选取构成该最快路径的各个路径点时，避开行进速度为零的位置点，选取当前路径点周围一定范围内计算下来平均行进速度最快的位置点作为下一路径点，以此类推，得到最终的初始路径。

在一些实施例中，请参考图7，图7为图3中步骤130所述的方法的流程示意图，所述步骤130具体包括：

步骤131：对所述初始路径上的每个路径点进行扩展，以获取所述每个路径点的扩展空间。所述初始路径和所述扩展空间在所述环境地图内。

在本发明实施例中，选取初始路径前，需要设置初始路径起点至终点之间距离所在路径周围的一定距离范围为安全距离，在该安全距离内检测各个位置的地图状态并获取各个位置的行进速度，进而根据快速行进算法生成所述初始路径。由于通过快速行进算法生成初始路径时，已将所述初始路径栅格化为一个个格子(一个个的所述位置点)。

在对所述初始路径上的每个路径点进行扩展时，扩展出与初始路径上每个路径点步长相同的多个格子作为扩展空间。所述扩展空间可以是所述初始路径起点至终点之间距离所在路径周围安全距离内的空间的全部空间或部分空间，也可以是在所述所在路径周围安全距离内的空间的基础上进行扩展。所述扩展空间中与所述所在路径周围安全距离内的空间中的产生交集的格子(同一个格子)的地图状态由于生成初始路径前已对各个格子(各个位置)进行了地图状态的查询，在获取扩展空间各个格子的地图状态时，无需再进行地图状态的查询。而未产生交集的格子则需要根据上述射线追踪法查询其地图状态。所述所在路径周围安全距离内的空间和所述扩展空间皆在所述环境地图中。

步骤132：根据射线追踪法获取所述每个路径点的扩展空间中的每个位置是否存在遮挡信息。

在本发明实施例中，与上述步骤121相同，采用射线追踪法获取所述初始路径赶上每个路径点的扩展空间中的每个位置是否存在遮挡物，从而得到所述每个路径点的扩展空间中的每个位置是否存在遮挡信息，进而标记扩展空间中的每个位置的地图状态。

步骤133：根据所有所述扩展空间的遮挡信息生成所述包围盒集合。

在本发明实施例中，可以根据所有所述扩展空间的遮挡信息，即扩展空间中的每个位置的地图状态来生成所述包围盒集合。所述包围盒集合包含所述扩展空间中每个格子所携带的空间信息。

在一些实施例中，请参考图8，图8为图3中步骤140所述的方法的流程示意图，所述步骤140具体包括：

步骤141：遍历所述包围盒集合。

步骤142：检查所述包围盒集合中的当前包围盒是否包含于某一包围盒。

步骤143：当所述当前包围盒包含于所述其余某一包围盒时，则从所述包围盒集合中删除所述当前包围盒。

步骤144：当所述当前包围盒不包含于所述其余某一包围盒时，则保留所述当前包围盒。

在本发明实施例中，还需要将所述包围盒集合中携带相同空间信息的格子取并集，即携带相同空间信息的格子仅需保留一个，并保留该格子的空间信息。具体地，如所述步骤141至所述步骤144所示。

实施例二

图9为本发明实施例提供的一种可行空间生成装置200的装置示意图，该装置应用于飞行器对于飞行路径的规划，以提升飞行器的避障能力，且能够避免跟踪目标的丢失。其中，该飞行器可以为各种类型的飞行器，例如，图1和图2中的飞行器10。

请参考图9，所述可行空间生成装置200包括：参数获取模块210、路径生成模块220、包围盒获取模块230和集合优化模块240。

在本发明实施例中，所述参数获取模块210用于实时获取空间参数，其中，所述空间参数包括实时目标位置、飞行器实时位置、环境地图和飞行中继点。所述路径生成模块220与所述参数获取模块210连接，用于根据所述空间参数和快速行进算法生成初始路径。所述包围盒获取模块230与所述路径生成模块220连接，用于将所述初始路径上的每个路径点进行扩展，生成包围盒集合。所述集合优化模块240与所述包围盒获取模块230连接，用于优化所述包围盒集合，生成可行空间。

本发明实施例中提供了一种可行空间生成装置，在该装置中，通过参数获取模块210实时获取空间参数并通过路径生成模块220生成初始路径，通过包围盒获取模块230对初始路径上的路径点进行扩展，生成并通过集合优化模块240优化包围盒集合，从而得到可行空间。本发明实施例提供的行空间生成装置能够应用于多种飞行设备的目标自动跟踪任务中，或者其他需要检测飞行器周围可行空间的任务中。所述飞行设备可以是实体的设备，如无人机、飞机、热气球、滑翔机等，所述飞行设备也可以是虚拟的设备，如游戏中的虚拟飞机、漂浮物等。

在其他的一些实施例中，所述参数获取模块210用于：通过跟踪系统实时获取所述空间参数中的所述实时目标位置，通过飞控系统实时获取所述空间参数中的所述飞行器实时位置，通过双目视觉系统实时获取所述空间参数中的所述环境地图，通过路径规划系统实时获取所述空间参数中的所述飞行中继点。

在其他的一些实施例中，所述路径生成模块220用于：查询所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的地图状态，根据所述各个位置的地图状态映射所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间各个位置的行进速度，根据所述各个位置的行进速度和所述快速行进算法生成所述初始路径。所述地图状态包括：占据状态、自由状态和未知状态。

在其他的一些实施例中，所述路径生成模块220还用于：当所述飞行中继点的地图状态为所述占据状态或所述未知状态时，则映射所述行进速度为零。当所述飞行中继点的地图状态为所述自由状态时，则通过射线追踪法获取所述飞行器实时位置和所述飞行中继点之间的各个位置是否存在遮挡物。

在其他的一些实施例中，所述路径生成模块220还用于：当所述各个位置中存在所述遮挡物时，则将所述遮挡物所在的位置的地图状态标记为占据状态，并将所述遮挡物所在的位置的所述行进速度映射为零。当所述各个位置中不存在所述遮挡物时，则将不存在所述遮挡物的位置的地图状态标记为自由状态，并根据所述快速行进算法映射所述不存在所述遮挡物的位置的行进速度。对于地图状态标记为自由状态的位置，所述行进速度的映射公式为

v＝min(e^x-1,vmax)

其中，v为所述行进速度，x为所述位置距最近障碍物的距离，vmax为行进速度的最大值。

在其他的一些实施例中，所述飞行中继点至少为一个，则，所述路径生成模块220还用于：获取所述飞行器实时位置和第一个所述飞行中继点之间的各个位置的行进速度。根据所述各个位置的行进速度、所述飞行器实时位置和所述第一个飞行中继点，通过所述快速行进算法生成所述初始路径。

在其他的一些实施例中，所述包围盒获取模块230用于：对所述初始路径上的每个路径点进行扩展，以获取所述每个路径点的扩展空间。根据射线追踪法获取所述每个路径点的扩展空间中的每个位置是否存在有遮挡的遮挡信息。根据所有所述扩展空间的遮挡信息生成所述包围盒集合。所述初始路径和所述扩展空间在所述环境地图内。

在其他的一些实施例中，所述集合优化模块240用于：遍历所述包围盒集合。检查所述包围盒集合中的当前包围盒是否包含于某一包围盒完全包含。当所述当前包围盒包含于所述其余某一包围盒时，则从所述包围盒集合中删除所述当前包围盒。

实施例三

图10为本发明实施例提供的一种飞行器300的结构示意图，该飞行器300能够稳定跟踪目标，执行跟踪目标任务，且避障能力强。请参照图10，所述飞行器300包括机身310、与所述机身310相连的机臂320、设置在所述机臂320上的动力装置330；以及，能够生成飞行路径，并发送控制指令，以控制所述动力装置330按照所述飞行路径飞行的飞行控制器340。

其中，所述飞行控制器340用于在生成所述飞行路径前，执行如上述实施例一所述的可行空间生成方法。由于本实施例中的所述飞行控制器340能够执行的可行空间生成方法与实施例一提供的可行空间生成方法基于相同的发明构思，此处不再详述。

所述飞行控制器340为一个微型计算机，用于设定各种参数、获取各种参数、存储各种参数、接收各种信息、处理各种信息以及发送各种信息和指令。所述飞行控制器340用于计算生成可行空间。所述飞行控制器340可以是带有一定存储空间的处理器，处理器至少需要能够建立模型并处理仿真信息，处理器的数据处理能力可以根据需求进行选择，不需要拘泥于本申请实施例的限定。

本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有可执行指令，该可执行指令被一个或多个处理器执行，例如：被图10中的飞行控制器340执行，可使得上述一个或多个处理器执行上述任意方法实施例一中的可行空间生成方法，进一步的，执行以上实施例一描述的图3中的方法步骤110至140、图4中的方法步骤121至123、图5中的方法步骤1221至1224、图6中的方法步骤1231至1232、图7中的方法步骤131至133、图8中的方法步骤141至144，实现图9中的模块210-240的功能。

在实际的所述飞行器300执行如实施例一所述的可行空间生成方法的过程中，具体执行流程为：首先，所述飞行控制器340通过设置在所述飞行器300上的各类装置及各类传感器实时获取所述飞行器300的空间参数，然后，所述飞行控制器340根据所述空间参数及各种算法生成所述飞行器300的可行空间。

此外，执行完上述流程后，飞行控制器340在所述可行空间内根据算法规划设定出所述飞行器300从当前位置到跟踪目标的飞行路径，最终，所述飞行控制器340控制所述螺旋桨320执行设定的所述飞行路径。

还需要说明的是，在本发明实施例中，所述飞行器300可执行方法实施例所提供的可行空间生成方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在飞行器实施例中详尽描述的技术细节，可参见方法发明实施例所提供的可行空间生成方法。

本发明实施例中提供了一种飞行器；该飞行器能够实时获取空间参数，并结合算法得到飞行器的实时可行空间。本发明实施例通过在飞行路径规划前生成飞行器的可行空间，进一步地，飞行器在该可行空间内进行路径规划，能够降低飞行器与空间中障碍物的碰撞风险，且能够避免丢失跟踪目标。

实施例四

图11是本发明实施例提供的一种飞行器系统400的结构示意图，其中，该飞行器系统400包括：飞行器300和遥控设备410，所述飞行器300与所述遥控设备410通信连接，所述遥控设备410用于发送控制指令至所述飞行器300，所述飞行器300可以是实施例二所述的飞行器300。

需要说明的是，由于本实施例中的飞行器300与实施例二提供的飞行器300基于相同的发明构思，因此，实施例二中的相应内容同样适用于本实施例，此处不再详述。

在本发明实施例中，所述遥控设备410是人为可控制该飞行器300的一种装置，且能够与该飞行器300进行数据通信。所述遥控设备410和所述飞行器300可以通过有线连接，也可以通过无线连接，例如，可以是通过wifi连接，或者是通过蓝牙连接。所述遥控设备410为带显示屏幕以及能够对所述显示屏幕显示的画面进行操作的，且能够和所述飞行器300建立通讯连接的控制装置，例如，可以是带显示屏和手柄的遥控器、移动设备终端、甚至是vr眼镜等。具体地，可根据实际需要对遥控设备410进行选择及通讯方式的设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

具体地，在本发明实施例中，用户可以通过所述遥控设备410设定跟踪目标，并将跟踪目标的特征信息发送至所述飞行器300，所述飞行器300获取到跟踪目标的特征信息后，获取飞行器300的空间参数信息，分析生成从所述飞行器300到所述跟踪目标之间的可行空间。所述跟踪目标的特征信息可以是跟踪目标的图像信息，跟踪目标的体积及形状信息，或者跟踪目标的初始位置等。用户可以通过所述遥控设备410设定跟踪目标可以是在所述遥控设备410的显示屏幕呈现的画面上直接选取所述跟踪目标，也可以直接在所述遥控设备410上通过键盘等输入装置输入所述跟踪目标的特征信息。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上所述的可行空间生成方法。例如，执行以上描述的图3中的方法步骤110至140、图4中的方法步骤121至123、图5中的方法步骤1221至1224、图6中的方法步骤1231至1232、图7中的方法步骤131至133、图8中的方法步骤141至144，实现图9中的模块210-240的功能。

本发明实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的可行空间生成方法。例如，执行以上描述的图3中的方法步骤110至140、图4中的方法步骤121至123、图5中的方法步骤1221至1224、图6中的方法步骤1231至1232、图7中的方法步骤131至133、图8中的方法步骤141至144、以及实现图10中的飞行控制器340的功能。

本发明实施例提供一种飞行器系统，该飞行器系统包括飞行器和遥控设备，在该飞行器系统中，飞行器能够执行如实施例一所述的可行空间生成方法，且该飞行器包含实施例二所述的飞行器的全部特征，本发明实施例提供的飞行器系统避障能力强，且执行跟踪任务时能够避免丢失跟踪目标。

本发明实施例中提供了一种可行空间生成方法、装置、飞行器及飞行器系统；其中，该方法通过实时获取空间参数生成初始路径，对初始路径上的路径点进行扩展，生成并优化包围盒集合，从而得到飞行器的实时可行空间。本发明实施例通过在飞行路径规划前初步设置初始路径，并将初始路径扩展后生成包含障碍物信息的包围盒集合，从而生成飞行器的可行空间，飞行器在该可行空间内进行路径规划，能够降低飞行器与空间中障碍物的碰撞风险，且能够避免丢失跟踪目标。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中区域技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例中技术方案的范围。